矢量控制高壓變頻器過流保護

高壓變頻器采用的是矢量控制模型，目前高壓變頻器大多使用矢量控制方式來控制感應(yīng)電機及同步電機。圖1-1給出了一種高壓變頻器的矢量控制算法簡圖。它由以下幾個基本模塊組成：馬達模型、電流調(diào)節(jié)器、磁通與速度調(diào)節(jié)器及前饋補償環(huán)節(jié)。

圖1-1感應(yīng)電機及同步電機矢量控制框圖

該高壓變頻器發(fā)生“IOC”信號跳閘時，速度為82%，電流大約為100A（電機額定電力為158A，變頻器過流保護為240A）。從圖1-1知道，電流過流與電流測量回路有密切關(guān)系。于是用示波器觀測電機電流，發(fā)現(xiàn)其中含有直流成分大約55毫伏，大于正常直流分量50毫伏?？赡苁侵绷鞣至繉?dǎo)致計算Id（電機電流的激磁分量）Iqs（電機電流轉(zhuǎn)矩分量）時積分器飽和，從而發(fā)生過流。

由于該高壓變頻器接地不良，所以決定改善接地系統(tǒng)。接地改善后，用示波器觀測電機電流波形，其中直流分量為12 毫伏。高壓變頻器投入正常運行，一段時間后，又發(fā)生過壓保護跳機。 跳機時高壓變頻器運行速度為85%，電流為110A。 這說明，改善接地后，電機電流中的直流分量減少了，系統(tǒng)工作比以前穩(wěn)定，但仍然沒有得到徹底解決。

既然電流測量回路沒有問題，還有什么變量會導(dǎo)致過流呢？ 從圖1-1知道，F(xiàn)lusDs也會導(dǎo)致過流。 于是我們決定觀測FluxDS 的變化情況。 FluxDS就是電機磁通D軸分量，由于Q軸分量為零，所以等于電機的磁通，電機磁通定義為電機電壓/定子頻率（rad/s）。磁通（其單位為伏- 秒）也相當(dāng)于（但不等于）壓/頻比。它是有電機相電壓經(jīng)過積分計算得到。正常情況下，應(yīng)該為常數(shù)。圖1-2為FluxDS 波形（最上面一條曲線）。

圖 1-2 更換浪涌吸收器前FluxDS 波形

從圖1-2 可以看出，F(xiàn)luxDs根本就不是常數(shù)，波動非常大。用示波器觀測電機電壓波形發(fā)現(xiàn)有些許畸變。 如圖 1-3所示

圖 1-3 電機相電壓波形（Ch1）和相電流取反后的波形（ch2）懷疑電壓測量板有問題，但更換后現(xiàn)象依舊。懷疑正弦PWM信號有問題，更換 PWM信號板，現(xiàn)象依舊。 唯一沒有更換的就是電壓測量回路并聯(lián)的浪涌吸收器。圖1-4為更換浪涌吸收器后，F(xiàn)luxDs 波形。

從圖1-4知道，F(xiàn)luxDs幾乎為常數(shù)。用示波器觀測電機電壓波形沒有發(fā)現(xiàn)畸變。為了進一步驗證，我們換上舊的浪涌吸收器，變頻器運行一會后又出現(xiàn)過流。目前變頻器工作穩(wěn)定可靠。從這次變頻器過流保護來看，電流過流不一定是由電流波動引起的。電壓些許畸變導(dǎo)致磁通的激烈變化波動，才是電流波動的根本原因。